4-2. Расчет неполного горения топлива 7

Расчет газификации мелкозернистого твердого и жидкого топлива в полугазовых топках с кипящим слоем и в циклонных топках (предтопках)

Мелкозернистое твердое топливо газифицируется в полугазовых топках с кипящим слоем весьма интенсивно. Высокой интенсивностью процесса характеризуются и циклонные полугазовые топки (называемые также предтопками). При расчете в обоих случаях приходится принимать упрощающие допущения: считать, что в топке имеется лишь одна зона - зона газификации, в силу чего отсутствуют продукты сухой перегонки (смола, тяжелые углеводороды, сероводород) и сажистый углерод, а при высоких температурах (1100 °С и более) отсутствует и метан, образующийся при более низких температурах по реакции C + 2H2 → CH4.

Состав топлива в процентах по массе:

CP + HP + SЛР + OP + NP + WP + AP = 100 %.

Расчет для удобства сначала будем вести на 100 кг топлива, а затем выходы газов будем относить к 1 кг топлива. Поскольку в данном случае имеют место гетерогенные реакции, материальные балансы их следует составлять в киломолях.

Пусть процесс идет с коэффициентом расхода воздуха a, значение которого будет меньше единицы.

Расход кислорода воздуха на газификацию найдется из формулы:

Здесь KP - количество условного углерода,

Общий выход продуктов газификации будет:

Или:

Напишем следующие уравнения материальных балансов.

  • Для углерода:

    Здесь Cш и Cу - потери углерода со шлаком и уносом.

  • Для водорода:

    Здесь Wдуг - количество водяного пара с дутьем, кг/кг.

  • Для кислорода:

  • Для азота:

    Здесь mNP - количество азота в топливе, кмоль.

Кроме того, задавшись температурой процесса (с последующей проверкой), напишем константы равновесия реакций:

Решая совместно эти уравнения, находим выход продуктов газификации, а затем их состав в объемных процентах и теплоту сгорания.